变频器应用

nullnullwww.zzwdwx.com 变频器技术讲座轻松听课程 郑州万达自动化培训中心讲师：吴智勇 张贵广null祝大家事业有成！祝大家事业有成！一 .变频器使用注意事项null 变频器使用注意事项 1．严禁将变频器的输出端子U、V、W连接到AC 电源上。 2．变频器要正确接地，接地电阻小于10Ω。 3．变频器存放两年以上，通电时应先用调压器逐渐升高电压。存放半年或一年应通电运行一天。 4．变频器断开电源后，待几分钟后方可维护操作，直流母线电压（P+，P-）应在25V以下。               null5. 避免变频器安装在产生水滴飞溅的场合。 6.  不准将P+、 P-、PB任何两端短路。 7.  主回路端子与导线必须牢固连接。 8. 变频器驱动三相交流电机长期低速运转时，建议选用变频电机。 9. 变频器驱动电机长期超过50HZ运行时，应保证电机轴承等机械装置在使用的速度范围内，注意电机和设备的震动、噪音。 10. 变频器驱动减速箱、齿轮等需要润滑机械装置，在长期低速运行时应注意润滑效果。 null11. 变频器在一确定频率工作时，如遇到负载装置的机械共振点，应设置跳跃频率避开共振点。 12. 变频器与电机之间连线过长，应加输出电抗器。 13. 严禁在变频器的输入侧使用接触器等开关器件进行频繁启停操作。 14. 电机首次使用或长期放置后使用，必须对电机进行绝缘检测。使用500V电压型兆欧 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 检测，电机绝缘电阻大于5MΩ。 15. 对电机绝缘检测时必须将变频器与电机连线断开。 16. 在变频器的输出侧，严禁连接功率因数补偿器、电容、 防雷压敏电阻。 17. 变频器的输出侧严禁安装接触器、开关器件。 null18. 变频器在海拔1000米以上地区使用时，须降额使用。 19. 变频器输入侧与电源之间应安装空气开关和熔断器。 20. 变频器输出侧不必安装热继电器。 21. 变频器使用寿命 影响变频器寿命的元件大致有三种：    自身冷却风扇     上电时限流电阻短路接触器     中间环节大容量电解电容 注意：前两个元件是机械磨损元件，一般寿命为五年，第三个元件规定为五年，一般情况下五年后测量一下电容值，如果小于额定值的80%就应更换，实际上，如果变频器一直连续运行，电解电容可用十年。 null  控制线应与主回路动力线分开，控制线采用屏蔽电缆 。 22. 变频器与负载的配置       变频器长期工作电流 I变长=I电×115% （ I电-- 电动机额定电流）       变频器短期工作电流（可持续1～2分钟） I变短=I变×150% （I变-- 变频器额定电流）       变频器瞬时工作电流（可持续数秒钟） I变瞬= I变×180% null二. 电动机的基础知识null 1. 异步电动机构造和原理图2-1 异步电动机构造a）外形 b）定子 c）转子null 2. 旋转原理图2-2 三相交流异步电动机旋转原理a）三相交流电流 b）三相绕组 c）旋转原理null3. 电动机定子和转子的能量传递图2-3 能量传递a）从电能转变成机械能 b）定子与转子能量传递null 4. 定子和转子电流间的关系图2-4null电流特性： 输入电机电流=励磁电流+转矩电流 输出电流取决于负载的大小null 5. 电动势平衡示意图图2-5 定子侧电动势平衡图null6.负载改变时的速度变化图2-6 负载变化、速度变化a）负载较轻 b）机械特性 c）负载较重null7.异步电动机的特性 : 启动力矩——电动机停止，通电后, 电动机产生的力矩 Ts=1.25TN ; 最大转矩——电动机在最大转差Sm时，产生的最大转矩Tm; 空载电流——空载电流主要是励磁电流，转速几乎达到同步; 电动状态——电机产生转矩，带动负载转动; 再生制动状态——由于负载原因，电机实际转速超过同步转 速，即设备带动电机转动.null三.变频器调速原理null ~ 380V 50HZf = 0~ 500HZ 图 3-1 变频调速 变频调速 f 变极对数调速 P 变转差率调速 S 1.变频调速原理 null 2. 交—直—交变频器基本结构图3-2 交—直—交变频器主回路图整 流 器 滤 波 器 逆 变 器 null3. 三相逆变桥示意图图3-3 三相逆变桥null4. 开关元器件应满足的条件图3-4 开关元器件的条件null1. 能承受足够大的电压和电流 2. 允许长时间频繁接通和关断 3. 接通和关断的控制十分方便开关元器件应满足的条件IGBT的特点： 耐压1200V 开关频率高达30 ~ 40KHZ 驱动电路电流小，功耗很少null 6. GTR大功率晶体管图3-5 GTR逆变桥null7. IGBT绝缘栅晶体管图3-6 IGBT逆变桥null380 50HZ8. 变频器主电路图图3-7 变频器主电路结构图null艾默生变频器基本配线图null 小功率变频器（5.5-7.5）KWnull中功率null控制端子接线图null9. 整流和滤波电路图3-8 整流和滤波电路null10. 充电过程的限流电路图3-9 合上电源时的充电过程null11. 逆变电路的基本结构图3-10 逆变电路的结构 a） 逆变电路 b）输出电压波形 c）输出电压等效波形null1、测试整流电路 找到变频器内部直流电源的P(positive)端和N(negative)端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑表棒分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值三相不平衡，可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。 nullnull nullnullnull2、测试逆变电路 将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基 本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则 可确定逆变模块故障 null二、动态测试 　　 在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。在上电前后必须注意 　　 以下几点: 　　1、上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）。 　　2、检查变频器各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致变频器出现故障,严重时会出现炸机等情况。 　　3、上电后检测故障显示 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ,并初步断定故障及原因。 　　4、如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载(不接电机)情况下启动变频器,并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况，则模块或驱动板等有故障 　　5、在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，带载测试。测试时，最好是满负载测试 null三、故障判断 　　1、整流模块损坏 　　一般是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下，更换整流桥。在现场处理故障时，应重点检查用户电网情况，如电网电压，有无电焊机等对电网有污染的设备等。 　　2、逆变模块损坏 　一般是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。在修复驱动电路之后，测驱动波形良好状态下，更换模块。在现场服务中更换驱动板之后，还必须注意检查马达及连接电缆。在确定无任何故障下，运行变频器。 　　3、上电无显示 　一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起，如启动电阻损坏，也有可能是面板损坏。 null 4、上电后显示过电压或欠电压 　一般由于输入缺相，电路老化及电路板受潮引起。找出其电压检测电路及检测点，更换损坏的器件。 　　5、上电后显示过电流或接地短路 　　 一般是由于电流检测电路损坏。如霍尔元件、运放等。 　　6、启动显示过电流 　　 一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。 　　7、空载输出电压正常,带载后显示过载或过电流 　　 该种情况一般是由于参数设置不当或驱动电路老化,模块损伤引起null12. 电动机状态图3-11 电动机状态a）空载示意图 b）矢量图 c）电路图 d）电压、电流曲线null13. 励磁状态图3-12 励磁状态a）带载示意图 b）矢量图 c）电路图 d）电压、电流曲线nulla）重载示意图 b）矢量图 c）电路图 d）电压、电流曲线14. 发电机状态图3-13 发电机状态null反并联二极管的作用： 电机绕组磁场作功，发电状态，电流 通过反并联二 极管流向直流电路。null15. 磁通传递能量图3-14 异步电动机的能量传递null磁通量须恒定Φ↓→TM = KT I2 ΦM COSφ2↓Φ↑→ 磁路饱和→励磁电流畸变，产生尖峰电流 磁通量Φ↑磁路饱和电流增大 磁通量Φ↓电机转矩TM下降null 16. 变频不变压磁通饱和图3-15 频率下降出现磁通饱和null17. 磁路饱和的结果图3-16 励磁电流饱和与磁通的关系a）简单磁路 b）磁通不饱和 c）磁通深度饱和null18. 保持磁通不变图3-17 保持磁通不变的途径null变频须变压： 定子绕组电动势：E1 = 4.44 K1 N1 f1 Φ U1 ≈E1 故 U1=KM f1 Φ Φ = KΦU1 / f1 = 常数 故 U1 / f1 = 常数 故要保持Φ恒定，只要变频又变压null19. 定子等效电路图3-18 定子等效电路a）定子绕组 b）等效电路 c）电动机的磁通null20.PAM（脉幅调制） 整流变压 逆变变频图3-19 脉幅调制 整 流 变 压逆 变 变 频null 21. PWM图3-20 脉宽调制整 流逆 变 变 频 变 压脉 宽 调 制null22. 正弦脉宽调制（SPWM）图3-21 正弦脉宽调制（SPWM）null23. 实现SPWM（单极性）图3-22 单极性调制null变频器是一种电源变换的设备，给电动机提供的电源必须满足电动机的使用 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。即输出正弦波形的电压和电流。 逆变SPWM等幅不等宽的矩形脉冲波形面积，与正弦波形面积等效。 逆变器的特性：null24 . 双极性SPWM图3-23 双极性调制null25. 双极性调制的死区及影响图3-24 双极性调制的死区及影响null载波频率提高，电磁噪音减少，电机获得较理想的正弦电流曲线。 开关频率高，电磁幅射增大，输出电压下降，开关元件耗损大。载波频率的特性null26. 低速转矩下降（1）电动机在fx＜fN时的机械特性图3-25 U/f=恒定值条件下的机械特性null 27. 转矩下降的原因 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 U1下降 → I1 r1在U1中的比例增大null28. 低频电压补偿图3-26 电压补偿原理null △U的大小随负载电流而变化 U/F的比值只能设定一次； 所以负载变动时不能始终工作在最佳状态，即轻载时磁路易饱和。电压补偿的特性null29. 矢量控制简述 1）直流调速图3-27 直流电动机的调速特点null 2）矢量控制的原理图3-28 矢量控制原理示意图等 效 变 换null 30. 在额定转速上的比较图3-29 额定转速上的比较a）异步电动机特性 b）直流电动机特性null四、电动机调速特点null1.变频器的输出电流图4-1 电动机的电流null2. 电流和功率的关系图4-2 转速下降.输出功率下降.节能null 变频器各部分电流关系： 变频器输出电流IM取决于负载转矩， 当负载转矩恒定，IM大小与速度无关； 直流回路的电流随频率下降而减少； 变频器输入电流随频率下降而减少。 null3. 电机降速耗能低图4-3 电动机调速的特点null4. 去掉减速器的错误去 掉 减 速 器图4-4 用变频器取代减速器！能量守恒，降速降功率null5. 增强带负载的能力问题提出： 重物圆周运动到A点电机过载 B点电机堵转，变频器过流图4-5 重物圆周运动 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ： 加大传动比， 增加变频器输出功率null6. 一台变频器带多台电动机图4-6 一台变频器带多台电动机null变频器的额定电流： 多台电动机同时启动和运行 IN＞1.05~1.1×∑IMN 多台电动机分别启动 IN ＞（ 1.05~1.1×∑IMN＋K1 ×∑IST）/K2 一台变频器带多台电动机 IST=电机起动电流 K1=1.2，1.5~2自由状态 K2=1.5 变频器过载能力null五. 三种典型负载特性null1. 恒转矩负载图5-1 恒转矩负载及其特性a）带式输送机 b）机械特性 c）功率特性null2. 恒功率负载图5-2 恒功率负载及其特性a）卷径最小时 b）卷径较大 c）卷径最大null3. 二次平方负载图5-3 二次平方负载及其特性a）风机示图 b）机械特性 c）功率特性-- TL = KL * n2 -- PL = KP * n3null六. 变频调速系统 接电抗器的作用null1. 变频器输出端接入电抗器的场合图6-1 需要接入电抗器的场合a）电机与变频器距离远 b）小变频器带轻载大电机null输出电抗器作用： 抑制变频器电磁幅射干扰 抑制电动机电压谐振null2. 输入交流电抗器作用：1）提高功率因数 2）抑制高次谐波 3）削弱电流浪涌null3. 接入交流电抗器的场合图6-3 接入交流电抗器的场合a）多台变频器接同一电源 b）同一电源上接有大容量晶闸管设备 c）变压器容量超过变频器容量十倍以上 d）电源电压不平衡度≥3%null4. 直流电抗器做用： 1）提高功率因数 2）拟制电流尖峰null七. 变频器的抗干扰null1. 变频器的干扰源图7-1 变频器的电压、电流波形null2. 电路耦合干扰— 电路传播：1）电源线 2）地线措施 ： 1）隔离变压器 2）光耦隔离 3）正确接地null3.感应耦合干扰—电磁感应 —静电感应1） 电磁感应是电流干扰传播方式 2）静电感应是电压干扰传播方式 null4. 抗干扰措施远离、相绞、屏蔽、不平行图7-4 绞线抗干扰null5. 空中幅射干扰图7-5 空中幅射与接地— 电磁幅射null6. 抗干扰措施 1）准确接地 2）接入滤波器图7-6 接入滤波器抑制电磁幅射null八 . 制动电阻和制动单元null1. 制动电路的工作特点图8-1 制动电路的场合a）减速过程 b）重物下降过程 null2. 能耗电路的工作特点图8-2 能耗电路的工作特点null3. 制动电阻的粗算图8-3 制动电路—— 查制动电阻表RB = 2.5UDH/IMN ~ UDH/IMNnull九.变频器的功能nullCVF—G3V+ VI1VI2I1X7V-U FGNDCM脉冲信号R S 4 8 5RPRP10～20mA1.外接给定端1）电压信号给定端2）电流信号给定端3）脉冲给定ABnull2.外接输入控制端子图9-2 外控输入电路null3.外接输出控制端子图9-3 外接输出控制端1）故障输出端 2）模拟量输出端 3）通讯接口 4）状态信号输出端TaTbTcOC1OC2CMAMAOAM-null4 .V/F控制设定功能图9-4 基本频率Fb＜电机额定频率FN基本频率最大频率特点： U/F增大，磁通量Ф增大，磁路饱和，转矩增大null5. 基本频率＞电机额定频率特点：电机带载的能力减小null6. 基本频率与最大频率图9-6 基本频率与最大频率380V380Vnull7. 上限频率和下限频率图9-7 上限频率和下限频率a）搅拌机 b）上、下限频率null8. 跳跃频率特点：变频器所带负载，在某一频率点发生机械共振， 使用跳跃频率回避共振点nullT （时 间 ）f ( 频率）43HZ33HZ28HZ60秒5分钟U V WR S TV+VI1GNDFWDX1X2CMY1Y2Y3COM1X1X2COMF U滤 沙 池 滤 沙 自然水干 净 水干 净水出口冲洗水入口电动阀电动阀逆止阀逆止阀风机自然空气滤 布P L C9.事例 供水厂滤沙池供风机调速工艺图null10.载波频率图9-11 载波频率的影响null11.转速多档控制图9-12 转速多档控制null12. 多档转速控制图9-13 多档转速控制null13. PLC控制电路图9-14 PLC控制电路null14. 工频启动与变频启动图9-15 异步电动机启动a）工频启动转差 b）工频启动特性 c）工频启动电流d）变频启动转差 e）变频启动特性 f）变频启动电流null15. 加速防跳闸自处理功能图8-16 加速自处理功能a）暂停加速 b）延长加速时间null16. 启动功能图9-17 启动功能a)起动频率 b)暂停加速 c)起动前直流制动null17. 加速时间与电流特点：加速时间过短易出现过电流null 启动频率配合转矩提升功能，最佳调整 启动 转矩特性，设定值过大，会出现过电流故障。 启动前直流制动，应用自由转动的设备，风 机类。 起动特性：null18. 升速方式图9-19 升速方式null19. 降速时间与直流电压特点：减速时间过短，直流电压升高null20. 接入制动电路图9-21 接入制动电路null21. 直流制动图9-22 直流制动的原理a）刨床示图 b)直流制动原理 c)直流制动功能刨 台床 身null 直流制动的特性： 1）准确停车 变频器给电动机输入直流电，在电机定子上产生静止恒定磁场，使电机快速停止。null22. 停机功能图9-23 停机方式a）预置时间减速停机 b）自由停机 c）直流制动停机null23. 控制电路图9-24 正转控制电路a）变频器电路 b）控制电路null24. 脉冲启动图9-25 脉冲启动电路a）三线控制接线 b）电源控制电路 nullAMAM-25. 两地控制图9-26 两地升降速控制null26. 频率到达与频率检测图9-27 频率到达与频率检测a）频率到达 b）频率检测null27. 应用事例图9-28 粉末传送带调速控制a）频率检测 b）控制示意图null28. 过流保护图9-29 变频器过流保护null29. 过流故障的原因图9-30 过流故障原因a）负载堵转 b）输出短路 c）内部直流短路null30. 其他原因引起的过流a）加速过快 b）电动机磁饱和 c）内部采样误差null31. 过电压原因a)电源电压过高 b）减速过快 c）电容补偿器引起null32. 欠电压原因a）线流电路断路 b)电源缺相 c）大功率晶闸管设备干扰null储 气 罐压力传感器33. PID自动闭环调节图9-34 PID自动闭环控制VI1V+null储 气 罐压力传感器34.外界PID调节器图9-35 外界PID闭环控制IIGNDnull35. 转矩提升（转矩补偿，电压补偿）图9-36 电压补偿的原理a）电压补偿的含义 b）补偿前情况 c）电压补偿的结果null 转矩提升特性： TS =K U2X / FX 电压提高，转矩提升 补偿过份，励磁饱和，电流畸变null36. 不同补偿程度的电流－转矩曲线图9-37 转矩补偿后的电流－转矩曲线null37. 转差补偿频率变动图9-38 转差补偿功能null十 . 应用事例 例1 . 水泵节能恒压供水图10—1 供水系统示意图压力变送器生 活 小 区null例2. 塑料厂挤压吹膜工艺图图10—2 塑料挤压吹膜机调速系统图nullR S TU V WF U减速箱图10— 3 重灰旋转炉示意图例3. 重灰旋转炉null操 作 室0～20mA～回 转 窑喷 火 枪 R S TU V W加 料 口减速箱F UIt例4 . 水泥厂回转窑主驱动变频调速示意图nullUF1 UF2 UF3 UF4UFUF5 UF6P L C计算机四台拉矫机变频器结 晶 器 变 频 器连 铸 钢 锭切断机喷 水 系 统冷却水钢水浇铸钢包钢 锭 连 铸 示 意 图结晶器输送辊道变频器液 压 系 统例5 ：nullT （时 间 ）f ( 频率）43HZ33HZ28HZ60秒5分钟U V WR S TV+VI1GNDFWDX1X2CMY1Y2Y3COM1X1X2COMF U滤 沙 池 滤 沙 自然水干 净 水干 净水出口冲洗水入口电动阀电动阀逆止阀逆止阀风机自然空气滤 布P L C例6 . 供水厂滤沙池供风机调速工艺图null P I D 调 节 器压力变送器0 ~ 20mA储 气 罐高 压 氮 气放 气 手 动 阀压力控制器压力控制器电控安全阀电控安全阀1# 压 氮 机2# 压 氮 机1#电机2#电机F U U V WR S T接触器接触器常压氮气 例7 . 冶炼厂氮气增压变频调速工艺图GND II- +null8. 中央空调冷冻水系统工艺图盘管盘管风扇温度变送器TP4 ~ 20 mA冷冻机组水泵电动机UVWIIGNDV+VI1R S TU FRPnull9. 中央空调冷却水循环系统工艺图水 泵电动机制 冷 机 组冷 却 塔温度变送器冷却风扇U V WR S TGNDIIV+VI1RP4 ~ 20mAQQQU Fnull10. 双泵双变频器 PID 调节U V W R S TP I D 调节器 R S TU V WRP微调V+V-VI2GNDIIGNDII+-4 ~ 20mA电动机电动机压力传感器水 泵水 泵U FU FnullS T张力控制器直 流 电 源 电动机纸 卷+-RPU V WR S TGND VI1 V+GND IIU FFV4 ~ 20mA11. 卷绕机械恒张力控制示意图nullS T张力控制器直 流 电 源 电动机纸 卷+-RPU V WR S TGND VI1 V+GND IIU FFV4 ~ 20mA11. 卷绕机械恒张力控制示意图null22。变频器的效率是一个综合效率，即变频器本身的效 率和电动机的效率乘积，变频器是电源变换设备，其本 身消耗很小一部分能量，他的综合效率与负载、运行频 率有关，如电动机负载超过75%以上，且运行频率在 40HZ以上，变频器本身的效率可达到95%以上，综合效 率可达到85%以上。 null23。谐波干扰 l  谐波产生的途径，变频器的整流部分接有大电容，因而在 轻载时，网侧电流产生尖峰脉冲，电流畸变较大，造成对电网 谐波污染，网侧的功率因数降低。 变频器的逆变部分输出电压为脉宽调制波，除基波外含有大量 高次谐波，输出到电机的电流畸变较大，电机发热。 l  谐波的危害，使供电的品质下降，影响到接在同一供电变 压器的其他设备、仪表、计算机正常工作。使电动机发热、噪 音增大，产生脉动转矩，电机无功分量增大。 l     谐波的消除方法，通常采用输入侧、输出侧添加电抗器。 null谢谢各位！祝大家事业有成！